電站鍋爐尾部煙道積灰的原因分析及處理

胡信韜 姜聰

摘 要：鍋爐尾部煙道積灰問題是火力發電廠運行中的常見問題，影響機組的長期穩定運行，甚至煙道支架結構的安全性。針對吉爾吉斯斯坦比什凱克2x150MW熱電站的鍋爐空預器出口至靜電除塵器入口煙道積灰問題，分析煙道積灰原因，并提出了在彎頭前的水平煙道增設灰斗及除灰系統等改造措施，實現在線除灰的目的。機組經過一段時間運行，改造方案效果良好，從根本上解決了煙道積灰問題。

關鍵詞：在線除灰；積灰；灰分；沖灰；煙道流速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.149

1 鍋爐概況

在吉爾吉斯斯坦比什凱克熱電站改造工程中，鍋爐為2臺由哈爾濱鍋爐廠制造的HG-710/13.8-YM20型超高壓自然循環，單爐膛π型布置，四角切圓燃燒方式，平衡通風，固態排渣煤粉爐，配管式空氣預熱器。汽機為2臺由哈爾濱汽輪機廠制造的C150-12.8/555/0.5型超高壓，雙缸雙排汽凝汽式汽輪機，VWO工況710t/h進汽量，對外供225t/h采暖抽汽及40t/h工業抽汽，發電功率150MW。除塵器2臺為浙江菲達環保科技股份有限公司制造的F312型雙室五電廠靜電除塵器。

2017年3、4月，2#機、1#機分別啟動進行試運行，完成72小時試運行后，根據吉國調度要求停機。在停機檢查中，發現鍋爐空預器出口至除塵器入口段水平煙道積灰嚴重，煙道聯絡管處和煙道第一個彎頭處積灰嚴重，最高積灰高度為1.8m，超過一半煙道截面尺寸，如圖1所示。若積灰進一步發展，會影響機組正常運行，甚至威脅煙道支架的安全。

同時，煙道積灰問題引起了吉國電廠人員的關注，要求總包方必須解決該問題，否則不提供鍋爐點火用天然氣。本工程系拆除比什凱克熱電站部分機組，在拆除場地上新建，點火用天然氣從吉國電廠老廠天然氣管道上引接，通過管道連接至新建機組鍋爐燃燒器。若吉國電廠不提供天然氣，新建機組將無法啟動。

2 積灰原因分析

2.1 煙道設計不合理

原煙道布置：鍋爐出口處布置有兩根水平煙道，截面尺寸（寬x高）為4.0x3.2m，分別通入靜電除塵器的兩個入口，在煙道第一個彎頭（零件6）處設置有3.6x2.0m聯絡管，起到平衡煙道內壓力的作用，如圖2所示。

在煙道聯絡管處，由于壓力波動明顯，且位置處于彎頭處，煙道氣流不穩定，容易造成積灰在聯絡管內堆積。應在流動穩定的上升管上設置聯絡管。

彎頭采用急轉彎頭不合理。急轉彎頭提高了彎頭側面積，便于布置聯絡管。但急轉彎頭容易形成渦流，導致積灰在彎頭處沉積。

2.2 煤質變化的影響

鍋爐設計煤質和入爐煤質表1所示。

設計煤種為吉國卡拉切克煤，灰分較高；入爐煤種不詳，根據與吉方溝通，必須長期燃用，無法提供設計煤種。根據《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》，空氣預熱器后通往煙囪的煙道設計流速范圍10～15m/s，其中，當燃用高灰分且磨損性較強的燃料時，宜取下限值。設計煤種下煙道流速如表2所示，設計煤種收到基灰分Aar達29.42%，設計流速11.2m/s合理。但入爐煤種灰分降低至17.4%，已不屬于高灰分燃料，此時流速為11.1m/s偏低，鍋爐部分負荷運行時流速低于10m/s。當煤種改變時，煙道已完工，若縮小截面，改造工程量巨大，故不考慮改變煙道截面措施。

2.3 取消省煤器下灰斗及放灰管的影響

初步設計階段，鍋爐省煤器下設4個灰斗，并設有4個160的放灰接口。省煤器處積灰通過豎直放灰管送到爐底箱式沖灰器，攪拌制成漿液后，通過爐底渣溝排入渣漿池。初步設計審查階段，總承包方技術專工多次發函鍋爐廠要求取消省煤器下灰斗和放灰接口，同時要求設計方不設置放灰管，減小現場運行工作量。

取消省煤器下灰斗及放灰管后，現場停爐后發現：大量細灰在煙道彎頭附近沉積，無法通過煙道的抽吸作用將積灰送入除塵器。每次停爐都需要專人進入煙道進行清灰。若保留住省煤器下灰斗及放灰管，大部分的積灰都可以通過放灰管排除，將大大降低煙道彎頭處的積灰。

3 處理措施

3.1 改變煙道結構

針對煙道結構設計不合理處：一、采用鋼板封堵煙道聯絡管，鋼板背面采用和煙道彎頭一樣規格的槽鋼[12.6加固肋進行加強；二、改造煙道彎頭，在彎頭內增加呈45°布置的鋼板，將煙道急轉彎頭在內部改造成45°切角彎頭，改善煙道彎頭處流場，達到降低煙道彎頭處積灰的目的。

3.2 尾部水平煙道增加灰斗及沖灰系統

為了防止僅改變煙道結構無法徹底解決煙道積灰問題，同時考慮運行時在線放灰，在靠近煙道第一個彎頭的水平段處增設一個灰斗及沖灰系統。

由于煙道底部下設兩根土建支撐用梁，不可拆除，灰斗布置在兩根土建支撐梁的中間。灰斗為棱臺結構，與煙道相連處截面尺寸為2.0x2.0m，放灰孔尺寸為0.3x0.3m，高0.8m。灰斗中部設置一道加固肋，規格為槽鋼[12.6，安裝灰斗時，需去除原煙道保溫并在底部壁板上開孔。灰斗底部接箱式沖灰器，箱式沖灰器的水源來自爐底沖洗水。積灰與水在箱式沖灰器內攪拌后，通過219x6的管道送到爐底的灰溝，再用水沖入爐底渣池。灰斗底部至箱式沖灰器的管道上設置有手動閥門及操作平臺，具體結構如圖3、4所示。

4 處理效果

單純采取改變煙道結構的措施后，積灰高度明顯降低，但停機后檢查依然發現45°擋板處及水平段有0.8m左右的積灰，不能夠徹底解決煙道積灰，也達不到吉國電廠方面要求的不產生積灰。這與煙道流速無法改變、省煤器處灰斗和放灰管被取消有很大關系。

在采取彎頭前水平煙道底部增設灰斗及沖灰系統的措施后，大量細灰沉積在灰斗所在區域，當閘板門打開時，細灰進入箱式沖灰器，起到了不讓灰堆積的作用。經過幾個月運行考驗，積灰問題得到了徹底解決。根據現場運行人員反饋，每個值通過手動閥門進行在線放灰一次，保障了機組穩定運行。同時吉國電廠運行人員也對增設灰斗及沖灰系統的改造表示認可。

5 結語

煙道積灰問題嚴重影響電廠的穩定運行。在比什凱克熱電站改造工程中，由于省煤器下灰斗及放灰管被取消、煤質發生了變化，在不改變煙道截面的情況下，積極采取封堵煙道聯絡管、增加擋板、煙道底部增設灰斗及沖灰系統等處理措施，能夠在機組運行時放灰，以最經濟的方式解決了煙道積灰問題。為其他電廠遇到類似問題提供了解決方案。

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作者簡介：胡信韜（1986-），男，湖北武漢人，中級，注冊公用設備工程師（動力），咨詢工程師（投資），從事火力發電廠鍋爐及其輔機系統設計。